文 張紀娟 趙高杰

絲網印刷在電子領域的應用

文 張紀娟 趙高杰

作為四大印刷方法之一，絲網印刷具有設備簡單、操作方便、成本低廉、制版簡易以及承印物廣泛等特點。因具有眾多優(yōu)點，絲網印刷很早便被應用于電路板、薄膜開關、超薄電池、智能標簽、電子熒光顯示器等電子元件的印刷。本文針對絲網印刷在電子領域中的應用展開介紹，并對絲網印刷在電子領域的應用前景進行了展望。

同印刷其他產品一樣，絲網印刷在對電子產品進行印刷時的印刷原理也是通過刮壓將漿料透過網版圖文部分的網孔從而轉移到電子元件的表面。由于操作過程簡便且適用性強，絲網印刷往往適用于多種加工工藝，如實地印刷、形成圖形、透孔印刷、填孔印刷、填溝印刷、微小點印刷、層疊印刷、轉印印刷等，因此適合于各類電子元件的印刷。下面將對絲網印刷所適用的幾種加工工藝及其在各種電子元件中的應用展開詳細介紹。

絲網印刷的適用工藝

絲網印刷中，在使用同一臺印刷設備時，可以通過改變網版尺寸、刮墨刀尺寸以及工作臺夾具和漿料等來進行不同絲網印刷工藝方式的加工，下面將對絲網印刷的其中幾種適用工藝進行簡要介紹。

實地印刷

實地印刷需要墨層厚度均勻，因此要保證刮墨刀在進行刮壓時所施加的壓力均等，使?jié){料能夠以均等厚度涂布至承印物表面。在印刷面積內的印版厚度參差2%左右的范圍內，刮墨刀的壓力恰當的施加到基板上時，印刷出來的墨層厚度的誤差約為3%-5%。根據版膜的不同，墨層的厚度可以在3μm-120μm變化。

填孔印刷

填孔印刷是指用絕緣漿料或導電漿料對基板的孔進行徹底的填充，此種印刷方式對于制作薄膜基板雙面電路使用的場合是必不可少的。除此之外還需注意，在印刷完成后需要對基板進行熱處理并將印刷部位進行研磨，這樣基板孔的上面才可以作為電路進行有效的利用。

填溝印刷

填溝印刷可以說是等離子顯示板所具有的有特色的印刷工藝。等離子顯示板的隔板間的寬度為250μm，溝深約為100μm，絲網印刷所起的作用是將熒光體以15μm的厚度均等的涂步在隔板和溝底的表面。具體操作是：在進行印刷時，用預先斜磨好的刮墨刀以作用角度為20°進行實際印刷，在填充力的作用下使熒光體漿料填滿等離子顯示板的溝部，干燥后熒光粉末便會以均勻的厚度涂布在溝的底部和側面。

轉印印刷

一般來說，絲網印刷中刮墨刀與承印材料之間的理想角度在45°，此時印刷出來的產品效果較為理想。而用實地網版對承印物的凸起部位或者開孔的承印物的平坦部位進行印刷時，則需要改變刮墨刀與承印材料之間的角度。此時，兩者之間的角度要調節(jié)為70°，這樣可以保證只是對網版和承印物所接觸到的部分進行印刷。其印刷原理在于加大刮墨刀與承印物之間的角度時使得填充力變小，因而漿料無法填充到凹槽的部位從而實現了對凸起部位的印刷。

絲網印刷在電子領域中的應用

印刷線路板（PCB）

PCB帶有電阻器、電容和晶體管等驅動或傳動部件，是電視機、電話或計算機等電子產品的重要組成部件。目前，最普遍的PCB生產技術是網版印刷和照相平印，實際進行印刷時主要根據數量和成本進行兩項技術的選用。由于照相平印的成本較高，因此在印刷數量有限的電子元件時，宜使用照相平印進行印制，網版印刷則適用于數量較大的電子元件的印刷。除此之外，線條和間隙太細的圖文印刷適合選用照相平印。

通常印刷線路板的雙面覆蓋有銅層，厚度約為30μm-60μm，即為雙面電路板。雙面電路板中，電板上的鉆孔連接兩面電路，鉆孔中的導電性銀墨實現兩面之間的接觸。絲網印刷所起的作用便是將導電性銀墨印刷到鉆孔中，此種絲網印刷方式又稱為透孔網印。

太陽能電池

由于太陽能具有可再生、無污染性，因此具有較好的能源發(fā)展?jié)摿?，目前已有眾多公司投入到太陽能電池的生產和研發(fā)。硅太陽能電池是能夠吸收太陽光輻射并將太陽光轉化為電能的半導體電子器件，廣泛應用于發(fā)電及照明系統(tǒng)。硅太陽能電池的生產過程中極為關鍵的步驟之一是在硅片的兩面制造精細電路，此精細電路的作用是將光產生的電子導出電池，通常由絲網印刷來完成精細電路的制作。其制作的基本方法是在一定的壓力作用下使金屬漿料透過絲網網孔壓印在硅片上以形成電路或電極，在整個太陽能電池的生產過程中，需要通過多次印刷來完成生產。而晶體硅太陽能電池中所用到的絲網印刷則具有處理超薄硅片的能力，用于沉淀金屬線以及其他的應用。目前太陽能電池的印刷中所用到的絲網印刷設備不論是在精度還是自動化方面都有較大的進步，甚至具備了在微米級尺寸上進行多次印刷的能力，使得絲網印刷在太陽能電池中有了更全面的應用。

超薄電池

如今，手機、筆記本電腦、數碼照相機等的電子設備本身都裝有電池，未連接充電器的情況下也可以使用較長時間?？萍嫉目焖侔l(fā)展使得電子設備變得越來越薄，這就要求電池也要同時變得薄一些。目前，專用的超薄電池具有尺寸小、柔軟性好、幾乎薄如紙的特點，此類電池已經開始應用于能量智能卡、醫(yī)療設備和電子游戲。超薄電池的制作中，絲網印刷所起的作用是將電池的陰陽極含有的化學物質印刷到底材上。

薄膜開關

薄膜開關具有防灰性、耐水性、密封性等特點，體積小、重量輕，同時其外觀新穎、安全可靠、使用壽命長且體積小、重量輕，因此在電子產品中具有較為廣泛的應用。不同于一般的線路印刷，薄膜開關在進行印刷時，對質量的要求較高，開關線路在印刷時必須保證線路具有足夠的厚度易降低線路的電阻值。由于絲網印刷在進行印刷時其在承印物上的印刷墨層厚度可達30μm-100μm，并且印刷出的墨層不易斷裂，因此適合于薄膜開關的印刷。

生物傳感器

絲網印刷在生物傳感器的成功應用使得生物傳感器在食品發(fā)酵行業(yè)如酒精或者乳酸抗壞血酸的測定極為方便。作為傳感器的一個分支，生物傳感器涉及領域廣泛，如材料、化學、生物、電子、信息等。其工作原理是將生化信息轉換為電信息，然后通過電壓、電流、電導、電位等方式進行信號的傳遞。生物傳感器中，絲網印刷主要用于制作傳感器內的元件，并且所制作的電極可以進行形狀和大小的改變，易于微型化和集成化。

另外，血糖監(jiān)測器也是生物傳感器中的一個重要應用。血糖監(jiān)測器工作原理是通過使用一種固定酶測量血液中葡萄糖濃度的裝置。此類探測器內部含有一個絲網印刷印制的導電銀微電路，厚度約為15μm，由于此電路中化學物質的量會對測量值產生影響，因此對其要求非常高。絲網印刷是準確、均勻的印制導電銀墨層和化學物質圖層較為合適的印刷方法。檢測器對電路導電性的要求以及化學物質的量的要求使得卷材輪轉網印機或卷材平臺網印機更適合于此類檢測器的印制。

柔性印刷電路板

電路板的印刷方法最初是用于軍事應用，后來也開始用于汽車以及空間有限的消耗性電子裝置上，如汽車內的安全氣囊以及電子產品中的計算機。柔性電路板的絲網印刷目前可以以較低的成本在小面積的板上裝填更多的功能。其印制方法并不繁瑣，具體是在一個連續(xù)移動的卷材上采用絲網印刷進行電路圖的印制，腐蝕后敷銅版。

RFID標簽

RFID標簽是無線電射頻識別的英文簡稱，是一種非接觸式信息采集與處理的高新技術，采用無線電波進行識別，隨著時代的發(fā)展有望取代目前普遍使用的條形碼，在產品包裝、商品防偽、交通運輸、超市管理等行業(yè)得到廣泛應用。RFID技術與網絡技術、電子商務的結合使得新型網絡物聯網得以產生。

RFID標簽的制造技術有金屬銅箔電鍍法、金屬銅箔腐蝕法、導電油墨絲網印刷法。目前制作RFID標簽使用較為普遍的方法是金屬鋁箔腐蝕法，但是此方法存在精度低、污染嚴重、制造速度慢等問題。國內外研究機構開始研究將絲網印刷應用于RFID標簽的印刷，即將導電油墨直接印刷在PET、PP以及紙張等基材上，不僅無污染，還能實現高精度、大規(guī)模等的生產。因此，采用絲網印刷方式將導電油墨用于RFID標簽的制作將有一個較為廣闊的發(fā)展市場。

總結

科技發(fā)展的腳步不曾停歇，電子產品也將得到不斷的開發(fā)與利用。將絲網印刷運用到電子產品的印刷使得絲網印刷具有了新活力。絲網印刷在電子產品中的應用不僅能夠推動絲網印刷行業(yè)的發(fā)展，還能夠有效的為絲網印刷行業(yè)創(chuàng)造經濟效益，成為絲網印刷行業(yè)拓寬市場的有效途徑。

（作者單位：曲阜師范大學工學院）